放射性物质的来源、处理

1、放射性的基本概念

某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到，只能用专门的仪器才能探测到的射线。物质的这种性质叫放射性。

2、放射性污染来源及分类

1)、核武器试验的沉降物(在大气层进行核试验的情况下，核弹爆炸的瞬间，由炽热蒸汽和气体形成大球(即蘑菇云)携带着弹壳、碎片、地面物和放射性烟云上升，随着与空气的混合，辐射热逐渐损失，温度渐趋降低，于是气态物凝聚成微粒或附着在其它的尘粒上，最后沉降到地面。

2)、核燃料循环的“三废”排放原子能工业的中心问题是核燃料的产生、使用与回收、核燃料循环的各个阶段均会产生“三废”，能对周围环境带来一定程度的污染。

3)、医疗照射引起的放射性污染目前，由于辐射在医学上的广泛应用，已使医用射线源成为主要的环境人工污染源。同位素治疗和诊断产生放射性污水。放射性同位素在衰变过程中产生a-、β-和γ-放射性，在人体内积累而危害人体健康。

4)、其它各方面来源的放射性污染其它辐射污染来源可归纳为两类：一工业、医疗、军队、核舰艇，或研究用的放射源，因运输事故、遗失、偷窃、误用，以及废物处理等失去控制而对居民造成大剂量照射或污染环境；二是一般居民消费用品，包括含有天然或人工放射性核素的产品，如放射性发光表盘、夜光表以及彩色电视机产生的照射，虽对环境造成的污染很低，但也有研究的必要。

3、放射性对人体的危害

在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用。如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。照射剂量在150rad以下，死亡率为零，但并非无损害作用，住往需经20年以后，一些症状才会表现出来。放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。

4、放射性“三废”处理

放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平。而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处。

1).放射性废水的处理

放射性废水的处理方法主要有稀释排放法、放置衰变法、混凝沉降法、离子变换法、蒸发法、沥青固化法、水泥固化法、塑料固化法以及玻璃固化法等。

2).放射性废气的处理

(1)铀矿开采过程中所产生废气、粉尘，一般可通过改善操作条件和通风系统得到解决。

(2)实验室废气，通常是进行预过滤，然后通过高效过滤后再排出。

(3)燃料后处理过程的废气，大部分是放射性碘和一些惰性气体。

3)、放射性固体废物的处理和处置

放射性固体废物主要是被放射性物质污染而不能再用的各种物体

(1)焚烧(2)压缩(3)去污(4)包装

第7章放射性废水处理技术

7.1 放射性废水来源

放射性废水主要来自诊断、治疗过程中患者服用或注射放射性同位素后所产生的排泄物，分装同位素的容器、杯皿和实验室的清洗水，标记化合物等排放的放射性废水。

7.2 放射性废水的水质水量和排放标准

7.2.1 放射性废水浓度范围为3.7×102Bq/L～3.7×105Bq/L。

7.2.2 废水量为100～200L/床.d。

7.2.3 医院放射性废水排放执行新制定的《医疗机构污染物排放标准》规定：在放射性污水处理设施排放口监测其总α<1 Bq/L，总β<10 Bq/L。

7.3 放射性废水系统及衰变池设计

7.3.1 放射性废水应设置单独的收集系统，含放射性的生活污水和试验冲洗废水应分开收集，收集放射性废水的管道应采用耐腐蚀的特种管道，一般为不锈钢管道或塑料管。

7.3.2 放射性试验冲洗废水可直接排入衰变池，粪便生活污水应经过化粪池或污水处理池净化后再排入衰变池。

7.3.3 衰变池根据床位和水量设计或选用。

7.3.4 衰变池按使用的同位素种类和强度设计，衰变池可采用间歇式或连续式。

7.3.5 间歇式衰变池采用多格式间歇排放；连续式衰变池，池内设导流墙，推流式排放。衰变池的容积按最长半衰期同位素的10个半衰期计算，或按同位素的衰变公式计算。

7.3.6 衰变池应防渗防腐。

7.4 监测和管理

7.4.1 间歇衰变池在排放前监测；连续式衰变池每月监测一次。

7.4.2 收集处理放射性污水的化粪池或处理池每半年清掏一次，清掏前应监测其放射性达标方可处置。

2 工程中通常采用的放射性废水衰变池

2.1 连续式衰变池

连续式衰变池的进水和出水都是连续的，池内设导流墙，推流式排放。衰变池设计总容积为最长半衰期同位素10个半衰期放射性废水总排水量。每一格均采用导流管，废水从池下部进入，上部排出，以防止短路，保证衰变效果。连续式衰变池如图1所示。

图1 连续式衰变池示意图

2.2 间歇式衰变池

间歇式衰变池采用多格式间歇排放，一般可采用四格，并列布置，每格设计容积为最长半衰期同位素10个半衰期放射性废水总排水量的50%，亦即储存5个半衰期的放射性废水量。间歇式衰变池如图2所示。

图2 间歇式衰变池示意图

间歇式衰变池进水管上设电磁阀，出水采用潜水泵压力排出。运行时先关闭第二、三、四池进水管上的电磁阀，打开第一池进水管上的电磁阀，使废水进入第一池；待第一池达到设计液位后，打开第二池进水管上的电磁阀，关闭第一池进水管上的电磁阀，使废水进入第二池；按照相同的操作方法，使废水依次进入第三、四池。待第四池开始进水时，第一池已经过10个半衰期，监测达标后即开动潜水泵排放。待第四池达到设计液位后，重复向第一池进水，而第二池排水，依次循环。进水管上的电磁阀和衰变池排水泵可以采用PLC可编程控制器自动控制。

在实际工程中，通常采用连续式衰变池，但在一些环境敏感地区，或废水经处理后排入天然水体

时，应尽量采用间歇式衰变池。医院内应配置相应的监测设备，连续式衰变池应定期监测，间歇式衰变池应在排放废水前监测。

3 连续式衰变池与间歇式衰变池的优缺点

连续式衰变池具有池容积小，占地面积小，造价低，操作简单，不需或很少维护等优点，是工程中通常采用的方式。其缺点是抗冲积能力差。如果发生放射性物质泄漏等事故，废水中的放射性物质增加时，废水在衰变池中还未衰变到允许的排放浓度就不得不排出，会造成放射性污染事故。

间歇式衰变池的优点是抗冲积能力强，出水水质稳定可靠，如果发生放射性物质泄漏等事故，废水中的放射性物质增加时，可以通过延时排放来延长废水在衰变池中停留时间，确保废水衰变到允许的排放浓度后排出，避免造成放射性污染事故。其缺点是衰变池容积较大，占地面积大，造价高，需要设控制阀门和水泵，控制相对复杂。

4 对连续式衰变池的改进

笔者根据间歇式和连续式衰变池在实际设计和运行中存在的问题，综合了二者的优点，对衰变池的设计作了部分改进，提出了一种带缓冲池的连续式衰变池。该衰变池是在原连续式衰变池的基础上，增加一个缓冲池，如图3所示。

图3 改进后的连续式衰变池示意图

衰变池前三格设计总容积仍为最长半衰期同位素10个半衰期放射性废水总排水量，缓冲池容积可按最长半衰期同位素3－5个半衰期放射性废水排水量确定。第三格与缓冲池之间的管道上设电磁阀，且该管道要比第三格的出水管低，缓冲池内设潜水泵。运行过程中如检测发现某一时段出水中放射性物质超标，即打开电磁阀，使水进入缓冲池暂时储存，出水检测值达标时，关闭电磁阀，水从第三格排出。储存在缓冲池中的水继续衰变至达标后，用水泵排出，缓冲池排空后，可以防备下一次事故的到来。

经过改进的衰变池，克服了间歇式和连续式的缺点，又兼有二者的优点。从整体上看是连续运行，而缓冲池又是间歇式运行的，控制上也比间歇式简得多。从造价和容积上看，比连续式衰变池要大一些，但比间歇式要小很多，而运行的可靠性要比连续式高得多。某医院最常用的放射性同位素131I，其半衰期为8.04 d，放射性废水日均排水量为200 L/d，按照10个半衰期设计，约需要80 d的衰变时间。3种放射性废水衰变池综合技术经济指标比较见表1。

表1 三种放射性废水衰变池综合技术经济指标比较

项目连续式衰变池间歇式衰变池带缓冲池的连续式衰变池

8－10万元20－25万元12－15万元

人民币人民币人民币

运行维护

达标排放率/% ＞96 ＞99 ＞99

笔者根据对该医院连续式衰变池改进前后各一年的检测数据进行跟踪分析，通过对衰变池排放口总α、总β值的对比发现，连续式衰变池经过改进后，不仅排放口总α、总β值超标排放的几率明显减小，而且总α、总β的最大值也有明显下降，达到了预期的效果。

图4 改进前后排放口总α值对比

图5 改进前后排放口总β值对比

通过以上比较可以看出，经过改进的带缓冲池的连续式衰变池，综合投资只比连续式衰变池有所增加，但是衰变池达标排放率却可以达到间歇式衰变池的处理效果，而日常运行维护费用却比间歇式衰变池节省。